Аппендикулярии и происхождение хордовых

Ключевые тезисы

  • Аппендикулярии — это мелкие хордовые, ведущие пелагический образ жизни в построенном ими слизистом «домике».
  • Происхождение хордовых остаётся дискуссионным, но ключевые методы его изучения — палеонтологический, эмбриологический и молекулярно-генетический.
  • Ближайшие родственники хордовых среди беспозвоночных — полухордовые и иглокожие, с которыми их объединяют четыре общих признака.
  • Одна из центральных гипотез предполагает, что предки хордовых в ходе эволюции «перевернулись» (изменили ориентацию тела), что объясняет ряд анатомических особенностей.

Строение и образ жизни аппендикулярий

  • Взрослая форма имеет все ключевые структуры хордовых: хорду, нервный тяж и мускульные волокна в хвосте.
  • Хвост расположен под телом и, создавая волнообразные движения, обеспечивает тягу.
  • Внутреннее строение включает глотку с жаберными отверстиями, пищеварительную систему, сердце, нервный ганглий и статоцист.
  • Животные — гермафродиты.

Слизистый «домик» и питание

  • Эпидермис выделяет слизь, формирующую вокруг животного прозрачный «домик» сложной формы.
  • Работа хвоста создаёт ток воды через решётчатые отверстия домика.
  • Внутри образуется слизистый конус, где взвесь задерживается и направляется ко рту.
  • Когда фильтры забиваются, аппендикулярия мощным движением разрывает домик и за несколько десятков минут строит новый.

Жизненный цикл

  • Цикл заканчивается, когда в домик попадают сперматозоиды другой особи и оплодотворяют яйцеклетки.
  • Созревание яйцеклеток инициируется нервным ганглием, после чего стенки яичника разрываются, выпуская яйца, а аппендикулярия погибает.
  • Личинка практически не отличается от взрослой особи, сложного метаморфоза нет.

Поиск предков хордовых: методы и родственные группы

  • Методы изучения: палеонтологический, эмбриологический (биогенетический закон), сравнительно-анатомический (тройной параллелизм) и молекулярно-генетический.
  • Ближайшие родственники: полухордовые (кишечнодышащие и крыложаберные) и иглокожие.
  • Четыре общих признака, объединяющих эти группы с хордовыми:
    1. Двусторонняя симметрия (предопределила появление переднего и заднего конца тела).
    2. Вторичная полость тела (целом).
    3. Вторичный рот.
    4. Сходный способ закладки целома (энтероцельный).

Гипотеза «переворота» хордовых

  • Идея Этьена Жоффруа Сент-Илера (XIX в.) о том, что хордовые — это «перевёрнутые» беспозвоночные, получила новые подтверждения.
  • Доказательства «переворота»:
    • Направление тока крови: у хордовых — от брюшной аорты к голове, по спинной — назад; у других вторичноротых — наоборот.
    • Положение нервной системы: брюшная нервная цепочка превратилась в спинную нервную трубку.
    • Асимметрия целомических мешков и положение их протоков (целомодуктов) у хордовых и беспозвоночных противоположны.
    • Экспрессия древних генов (например, Hox) на разных сторонах тела.
  • Асимметрия в развитии личинки ланцетника также указывает на эволюционный «переворот» предков, которые, вероятно, легли на бок, а затем на спину.

Гипотеза о кольчатых хордовых (кольцах хардатах)

  • В 1981 году палеонтолог Джеффрис предложил версию, что предками могли быть мелкие докембрийские животные кольца хардаты с кальцитовым скелетом.
  • По его реконструкции, они прошли этапы: прикреплённый образ жизни с лофофором → переход к лежанию на боку (асимметрия) → втягивание лофофора и формирование эндостиля → отрыв от грунта и ползание → восстановление симметрии и переход к плаванию.
  • Гипотеза интересна, но многие палеонтологи оспаривают интерпретацию окаменелостей.

Современные представления о филогении

  • Общий предок хордовых, полухордовых и иглокожих был вторичноротым целомическим животным.
  • На пути к хордовым произошёл поворот тела на 90° или 180°.
  • Согласно молекулярно-генетическим данным, оболочники и позвоночные — сестринские группы, более близкие друг другу, чем к ланцетнику.

Выводы
Происхождение хордовых — сложная и не до конца решённая научная проблема. Современные данные указывают на их тесную связь с полухордовыми и иглокожими, а ключевым эволюционным событием, вероятно, было изменение ориентации тела предков («переворот»), зафиксированное в анатомии и эмбриогенезе современных форм.